practica dureza

1. UNIVERSIDAD DE CARABOBO.
FACULTAD DE INGENIERIA.
ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA.
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
LABORATORIO DE MATERIALES.
Practica No.: 3
Título de la Práctica Ensayos Mecánicos (Impacto y Dureza)
__
Nombre y Apellidos: Francis Berbesi Materan__________________
Cedula de Identidad: 25.107.894___________________________
Grupo: 04
Profesor: Anahí Santeliz________________________
Preparador: Víctor Carmona
Observaciones: ________________________
02/06/2016

2. 1. INTRODUCCIÓN
La mayoría de los materiales son usados debido a sus buenas propiedades mecánicas. Por esta razón,
las propiedades mecánicas pueden ser consideradas como las más importantes. Mediante el ensayo de
materiales, o bien se verifican determinadas propiedades de éstos, tales como la resistencia, la tenacidad,
la dureza, la consistencia en frío y en caliente, o bien se determina su composición química para deducir
de ella puntos de referencia respecto a su pureza, resistencia a la corrosión y trabajabilidad. [1]
En muchas operaciones de manufactura, así como durante la vida de servicio de los componentes,
los materiales estan sujetos a cargas por impacto (o cargas dinámicas). Un ensayo de impacto típico
consiste en colocar un espécimen con muesca en un probador de impacto, y romperlo con un péndulo e
oscilación. [2]
El ensayo de impacto consiste en dejar caer un péndulo pesado, el cual a su paso golpea una probeta
que tiene forma de paralelepípedo, ubicada en unos soportes en la base de la máquina. Se debe dejar caer
el péndulo desde un ángulo α = +/- 90º, para que la velocidad del péndulo en el momento del golpe sea
de 4.11 m/s y de esta manera cumpla con los requerimientos de la norma que especifica que la velocidad
del péndulo en el momento del impacto debe estar entre 3 m/s y 6 m/s. La probeta posee una muesca
(entalle) estándar para facilitar el inicio de la fisura. Luego de golpear la probeta, el péndulo sigue su
camino alcanzando cierta altura que depende de la cantidad de energía absorbida por la probeta durante
el impacto. Las probetas que fallan en forma frágil se rompen en dos mitades, en cambio aquellas con
mayor ductilidad (baja fragilidad) se doblan sin romperse. Este comportamiento es muy dependiente de
la temperatura y la composición química, lo cual obliga a realizar el ensayo con probetas a distinta
temperatura, para evaluar y encontrar la “temperatura de transición dúctil-frágil". [3]
Existen dos métodos para medir la resistencia al impacto, conocidos najo los nombres de Izod y
Charpy. E el método Izod, la muestra se sostiene verticalmente como una viga cantiléver, y se rompe con
una oscilación del péndulo que se deja caer desde una altura fija, golpeando la línea centra de la
entalladura, unas veces en la misma cara donde esta se encuentra y otras en la cara contraria. En el método
Charpy, la muestra se coloca como una viga horizontal simple y se golpea en el lado opuesto de la
entalladura, con la línea de impacto en la mitad de la distancia entre los dos apoyos. [1]
El estándar ASTM recomienda los siguientes tipos de probetas:
Figura 1. Ensayo de impacto Charpy e Izod. (a) montaje de la probeta. (b) muestras recomendado por la ASTM. [2]
La dureza de materiales, la cual está definida como la resistencia a la deformación local, es una
propiedad compleja relacionada con las propiedades mecánicas del material, tales como el modulo
elástico, resistencia tensil y comportamiento viscoelastico, entre otras. La dureza de un material se mide,

3. generalmente, por su resistencia mecánica al ser penetrado por una aguja o una esfera. El instrumento de
penetración (identador) es presionado bajo el material por condiciones específicas, siendo la profundidad
de la penetración inversamente proporcional a la dureza. El valor obtenido depende del método usado.
Los resultados de la dureza estan influenciados además por factores como la forma y condiciones de la
superficie de la muestra, el espesor de la misma, homogeneidad del material, entre otros. [1]
Para que un ensayo de dureza sea significativo y confiable debe permitirse, que la zona de
deformación bajo el identador se desarrolle con libertad. En consecuencia la localización del identador
respecto a los bordes de espécimen a probar) y el espesor del espécimen son consideraciones de
importancia. Comúnmente el identador debe quedar alejado a por lo menos dos diámetros del identador
del borde del espécimen, y el espesor del espécimen debe ser por lo menos 10 veces la profundidad de
penetración del identador. Identaciones sucesivas sobre la misma superficie de la muestra, deben estar
separadas lo suficiente para que no interfieran entre sí.
El método de Rockwell aunque es un método de indentación no pretende de manera directa medir
la dureza a través de la determinación directa de la magnitud de los esfuerzos de contacto, sino que la
define como un número arbitrario, inversamente proporcional a la penetración del indentador. El estándar
ASTM E 18-03 define la dureza Rockwell como un método de ensayo por indentación por el cual, con
el uso de una máquina calibrada, se fuerza un indentador cónico-esferoidal de diamante (penetrador de
diamante), o una bola de acero endurecido (acero o carburo de tungsteno), bajo condiciones específicas
contra la superficie del material a ser ensayado, en dos operaciones, y se mide la profundidad permanente
de la impresión bajo condiciones específicas de carga. [3]
El método Rockwell utiliza diversas cargas y puntas penetrantes, por lo que tambien da lugar a
distintas escalas de dureza. Estas escalas se designan por letras A partir de las combinaciones posibles
de distintos indentadores y cargas, el estándar ASTM E18 define 15 escalas diferentes de durezas
Rockwell. Se muestra la Figura 2 dicho estándar. [4]
Figura 2. Escalas de dureza Rockwell, tipo de indentador y carga por escala, y sus aplicaciones.
2. OBJETIVOS
Objetivo General
 Realizar los ensayos de dureza e impacto para obtener los valores de dureza del Acero, Cobre y
Aluminio así como tambien la tenacidad del acero con propiedades distintas.
Objetivos Específicos
 Realizar el ensayo de dureza por el método Rockwell para obtener la dureza de las probetas de
Aluminio, Acero y Cobre.
 Realizar el ensayo de impacto por el método Charpy en ambos Aceros para obtener la tenacidad de
los mismos.
 Analizar y elaborar las conclusiones pertinentes a cada ensayo.
3. LISTA DE MATERIALES Y EQUIPOS
Materiales
 Piezas metálicas de acero previamente cortadas.
 Alúmina 0.1 micra diluida en agua.
 Alúmina 0.05 micra diluida en agua.

4.  Splash con Etanol.
 Nital al 2% (ácido nítrico).
 Lijas con diferentes numeraciones: 240, 320, 400, 600
 Base de vidrio.
 Agua.
 Material de laboratorio (pinzas, guantes aislantes, algodón).
 Jabón comercial
Equipos
 Secador de cabello Supersonic. Marca Remington. Modelo SSD-500. Potencia: 1875 W.
 Microscopio Óptico Metalográfico Marca: Union, Modelo MC86267 Capacidad: 50-1000x, Año:
1994, Inventario UC: 120622, Nº Inventario Lab: 028.
 Televisor Marca: Toshiba 26” Modelo: NA, Nº Inventario: 026.
 Cámara Marca: Panasonic Modelo: WV-CP230, Nº Inventario: 029, Nº Serial: ADR00091, Voltaje
120v, Corriente: AC Frecuencia: 60Hz, Potencia: 3,9W
 Equipo de Pulido Marca: Buehler LTD, Modelo NA, Nº Inventario: NA, Cat Nº: L8-1512-3, Voltaje:
115v, Corriente: 8,6 Amp, Potencia: NA, Serial: NA
*Observación: las piezas de acero utilizadas durante la práctica ya poseían el desbaste grueso, por
lo que solo se procedió a realizar las actividades de desbaste fino e intermedio y pulido.
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Actividad 1. Desbaste y Pulido.
 Realizar el desbaste grueso a las 5 probetas teniendo como apoyo la base de vidrio, con las lijas Nº 80
y 120.
 Realizar el desbaste intermedio y fino a las 5 probetas teniendo como apoyo la base de vidrio, con las
lijas Nº 240, 320, 400 y 600.
 Observar las probetas de muestra en el microscópico después de devastar.
 Lavar la pieza y las manos antes de pulir.
 Agregar al disco de pulido grueso alúmina de 0.1 micra y realizar el pulido grueso.
 Lavar la pieza y las manos para proceder al pulido fino.
 Agregar al disco de pulido fino alúmina de 0.05 micra y realizar el pulido fino.
 Lavar las probetas con agua y jabón, y posteriormente rociarle etanol a la superficie pulida.
 Secar las probetas con el secador.
 Observar las probetas de nuevo en el microscopio y ver las diferencias generadas en la superficie, se
observa la probeta en el microscópico con un zoom de 400X.
 Actividad 2: Ataque Químico y Análisis de Superficie.
 Preparar el reactivo adecuado con el cual se va a aplicar el ataque químico.
 Tener preparada la superficie de las piezas a las cuales se la aplicará el ataque químico.
 Realizar el ataque químico por impregnación de algodón en ácido nítrico, frotándolo sobre la
superficie de las probetas según el tiempo estipulado: probeta 1: t=0,5s (segundos), probeta 2: t=6s,
probeta 3: t=12s, probeta 4: t=20s, probeta 5: t=35s.
 Rociarle etanol a cada probeta tras culminar el ataque químico.
 Secar las probetas con el secador.

5.  Observar los resultados en el Microscopio y determinar el tiempo óptimo de ataque.
5. RESULTADOS
Actividad 1. Desbaste y Pulido.
1. Los resultados obtenidos mediante el Ensayo de Dureza Rockwell, fueron tabulados en la Tabla 1,
mostrando por cada material de muestra dos puntos o valores correspondientes a dos posiciones
distintas (A o B) sobre la superficie de la muestra, y un valor promedio de las mismas.
Tabla 1. Resultados del ensayo de dureza Rockwell según material de la probeta.
Material de la
Probeta de Ensayo
Punto A Punto B Dureza Promedio
Aluminio 11.3 9.7 10.5
Acero 99.4 99.4 99.4
Cobre 37.6 38.6 38.1
Actividad Nº 2: Ensayo Charpy
1. Las dimensiones de la probeta fueron tabuladas y se muestran a continuación. Tomando en cuenta la
diferencia entre la altura y el ancho de la probeta (dimensiones que por teoría deben ser iguales
(Figura 1.b)), se procede a tomar entonces el promedio entre ambos valores como el valor de la
variable “a” y, bajo la ecuación de cálculo tipo 1 y el valor de la variable “b”, se obtiene el valor de
la profundidad de la entalla.
L= a – b (1)
Donde:
a: longitud del ancho de la probeta.
b: longitud del largo de la probeta.
L: Longitud de la profundidad de la entalla de la probeta.
Tabla 2. Valores de las dimensiones principales de las probetas.
Probeta a b Valor de L
Probeta azul 9.5 7.3 Calculo tipo 1:
9.5-7.3= 2.2
Probeta negra 9.6 7.7 Calculo tipo 1:
9.6-7.7= 1.9
2. Para obtener el valor de la resistencia al impacto de las probetas de ensayo, se aplicó la ecuación de
cálculo tipo 2, siendo el valor de energía del péndulo relativo a cero (obtenido experimentalmente)
y, según cada material y dimensiones de la probeta, se obtuvieron los siguientes resultados:
𝑅𝐼 =
𝐸 𝑖𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑜− 𝐸 𝑝é𝑛𝑑𝑢𝑙𝑜
𝐿.𝐴
(2)
Donde:
RI: Resistencia al impacto.
Eimpacto: Energía de impacto de la probeta.

6. Epéndulo: Energía asociada al péndulo.
Tabla 3. Resistencia y energía de impacto de las probetas.
Probeta Energía de Impacto Resistencia al Impacto
Probeta azul 11.1 Calculo tipo 2:
11.1−0
(2.2)(9.5)
=0.5311
Probeta negra 8 Calculo tipo 2:
8−0
(1.9)(9.6)
=0.4385
6. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Actividad Nº 1: Ensayo de Dureza
Las láminas de ensayo de Aluminio, Acero y Cobre poseen una dureza tal que varía un 0.1% de una
posición A a una posición B, lo que conlleva a deducir que la dureza de estas tres probetas de ensayo es
homogénea, es decir, similar en todos sus puntos.
La dureza promedio del Acero excede en 61.3 puntos al Cobre y en 88.9 puntos al Aluminio, lo que
coloca a la dureza dela muestra de Acero superior a la de Cobre, y a esta misma superior a la muestra de
Aluminio, es decir, el Acero posee una capacidad mayor para resistir la deformación en referencia a las
otras dos muestras.
El ensayo se hizo de manera tal, que las posiciones A y B estuvieron lo suficientemente alejadas
como para que el endurecimiento por deformación en los alrededores de pruebas previas no afectara el
resultado de las muestras.
El correcto uso de los penetradores ayudó a no desperdiciar las muestras de ensayo por sobrecarga,
es decir, se debe seguir las normativas para una mejor experiencia durante el estudio en cuestión.
Los tratamientos térmicos o superficiales que incrementen la resistencia del material afectaran los
valores obtenidos en el estudio de dureza, por lo que no se puede englobar una dureza específica para un
elemento.
Actividad Nº 2: Ensayo Charpy
La energía asociada a la masa del péndulo y a la gravedad que le obliga a descender en altura es
menospreciable por lo que, en este caso, el valor de resistencia al impacto depende únicamente de las
propiedades del material y de las dimensiones de la probeta, y no de las condiciones del impactador.
Un acero previamente tratado (probeta azul) ofrece mayor resistencia al impacto en comparación
con otro acero puro sin tratamiento previo y a la misma temperatura (probeta negra), con una diferencia
entre ellas de 17.43%, lo cual es apreciable se traduce, visiblemente, como una menor deformación en la
primera probeta respecto a la deformación de la segunda probeta mencionada.
La temperatura es una variable que puede afectar en suma manera el comportamiento del material,
haciendo decrecer su valor de resistencia.
La correcta colocación de la probeta sobre las bases puede afectar el resultado obtenido, además de
las previsiones que se deben tener durante el ensayo, lo que ayudara a disminuir el error de los datos.
El valor obtenido de resistencia al impacto depende de las dimensiones de la probeta, por lo que se
debe cumplir las normas que designan las dimensiones de las mismas y así evitar errores en los datos de
cálculo.

7. 7. CONCLUSIONES
 Para realizar un estudio de dureza Rockwell, la superficie de la lámina debe ser plana y con el grosor
necesario para evitar que el valor provisto por la maquina sea e incorrecto.
 No se deben realizar huellas de penetración alrededor de alguna huella producto de un estudio anterior,
puesto que las mismas poseen un endurecimiento inducido por la deformación.
 Los parámetros que definen el ensayo de dureza Rockwell estan tabulados en tablas de información
general.
 El ensayo Rockwell estándar induce una mayor precarga que el ensayo Rockwell superficial, asociado
este último con materiales de poca resistencia y por lo tanto menor precarga.
 El método de ensayo de dureza Rockwell es de fácil elaboración y ofrece resultados de buena
precisión.
 Las dimensiones de la probeta de uso del ensayo Charpy deben cumplir con ciertas especificaciones,
las cuales han sido asignadas por la norma ASTM E18. (Figura 2).
 Se debe colocar la probeta de tal forma que la entalla esté alineada con la superficie que la impactará,
de esta manera se facilitara el inicio o aparición de la fisura y así la ésta se romperá por acción del
impacto.
 La temperatura influye significativamente en la reacción de los materiales ante la acción de fuerzas
externas.
8. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
[1] Militza J. Iriza Castro. “Manual de Prácticas del Laboratorio de Materiales”. Universidad de
Carabobo. Valencia, Venezuela, p. 1-6.
[2] Kalpakjian S. y Schmid Steven R. (2002). “Manufactura, ingeniería y tecnología”. Editorial
Pearson. Educación. Mexico, p. 68-76.
[3] Leyensetter, A. y Wr̈temberger G. (1987). “Tecnología de los oficios metalúrgicos” Editorial
Reverte. España, p. 178-180.
[4] Giachino J. y Weeks W. (1997). “Técnica y práctica de la soldadura”. Editorial Reverte. España,
p. 428-429.
[5]